屋内測位システムの技術
自律型ロボット、ドローン、フォークリフト、クレーン、VR/AR、人員、その他の産業用途向け
屋内測位システムにはさまざまな種類があり、用途によって向き不向きがあります。
見通し（LoS）から干渉、基本的な無線カバレッジに至るまで、システムの選定時と導入時には、多くの基本的な技術的側面を考慮する必要があります。
重要な疑問が以下で取り上げられていない場合や、説明に誤りがある場合は、info@marvelmind.com までメールでご連絡ください。迅速に対応いたします。
概要：
このページでは、屋内測位システムとリアルタイム位置情報システムを支える技術と、特有の技術的ソリューションについて詳しく説明します。
- RTLSはどのくらいの広さをカバーできますか？
- 到達範囲は？
- システムで追跡できるタグの数は？
- 三辺測量と三角測量の違いは？
- 干渉とは？
- IPSは屋外でも使用できますか？
- 方向や向きを取得するには？
- サブマップとは？
- サブマップの構築方法は？
- 屋外ではどのビーコンを使うべきですか？
- 外部システムとの統合方法は？
- PixHawkとの統合方法は？
- Arduinoとの統合方法は？
- Raspberry Piとの統合方法は？
- Nvidia Jetsonとの統合方法は？
- SLAMを使わない理由は？
- LIDARは測位に適していますか？
- 位置更新レートを最大限に高めるには？
- レイテンシを最小限に抑えるには？
- 精度を最大限に高めるには？
RTLSはどのくらいの広さをカバーできますか？
屋内測位システムやRTLSがカバーできるエリアに、原理的な制限はありません。
たとえば、Starter Set Super-MPは最大1,000m2の開けた空間をカバーできます。ビーコンを追加すればエリアは拡大し、シングルモデムアーキテクチャのキャパシティ上限に達するまで、数万m2にまで広げられます。
さらにもう1つのレイヤーであるマルチモデムアーキテクチャを追加すると、上限は250台から数万台のビーコンへと引き上げられます。このように、RTLSのカバレッジは非常に大規模にできます。
到達範囲は？
到達範囲には、少なくとも2つの種類があります：
1) 超音波の到達範囲
2) 無線の到達範囲
実際の産業環境におけるビーコン間の推奨最大距離は、30 mまでです。これを決めているのは超音波の到達距離です。
ただし、この到達範囲は短くなることも長くなることもあります：
– ノイズが少なければ、最大50mまで余裕をもって追跡できます
– ノイズが非常に多い場合、到達範囲は10m程度まで短くなることがあります
– Hornを使えば、到達範囲が次を上回ることもあります：100m
– 大音量の音楽や声が、必ずしも超音波ノイズを生むとは限りません
– 静かな機械でも、大きな超音波ノイズを発生させることがあります
サブマップを使えば、各方向に数百メートルに及ぶ巨大な屋内マップを構築できます。このような距離では、無線の到達距離が制約になる場合があります。標準アンテナの一般的な到達距離は開けた空間で約100m、フルサイズアンテナ – 最大400m。
トンネルなどでは、指向性アンテナを使えば、無線の到達距離を比較的簡単に1〜2kmまで延ばせます。ただし、ISMバンドに関する現地の規則に注意する必要があります。
到達範囲を延ばす次の段階は、マルチモデムアーキテクチャの利用です。これは個々のデバイスの到達距離、たとえば Super-Modemの無線の到達距離を延ばすものではありません。しかしこの方式により、屋内測位システム全体の規模に関する制限は事実上なくなります。
システムで追跡できるタグの数は？
基本のStarter Set Super-MPは、標準で最大 250台のビーコン（モバイルと固定の合計）に対応できます。
さらに多く、数百台から数千台程度のビーコンが必要な場合は、info@marvelmind.comまでご連絡ください。特別なソフトウェア改修で対応いたします。
マルチモデムアーキテクチャは数万台のビーコンに対応しており、大規模なネットワークにも十分です。
干渉
干渉は、屋内測位システムの精度と全体的な性能に影響することがあります。
通信システムと同様に、干渉のレベルそのものが直接問題になるわけではありません。重要なのは、信号対（ノイズ＋干渉）比です。
たとえば、非常にノイズの多いエリアで、30mのサブマップではシステムが動作しなくなっても、20mや5mのサブマップなら動作する可能性があります。信号対干渉比が何倍も改善するためです。
同じことは、ほかの種類の干渉にも当てはまります。
どのような干渉がIPSに影響するかは、基盤となる屋内測位技術によって異なります：
– 超音波：超音波帯域に入り込む強い音響ノイズ
– LIDARや光学式：光が強すぎる、または弱すぎる
– UWBなどの無線系：強すぎる無線信号
– BLEやWiFi：電磁界を乱すあらゆる移動物体
Marvelmind屋内「GPS」は、ToFに超音波を使うだけでなく、クロック同期に無線も使用しています。そのため、テレメトリー用の無線や、同じISMバンドを使うほかのデバイスからの無線干渉が、Marvelmind屋内「GPS」の動作を妨げたり、完全に阻害したりすることがあります。
– 静かな部屋では、超音波トランスデューサーが微かなクリック音を発します
IPSは屋外でも使用できますか？
はい、屋内測位システムは屋外でも使用できます。
主要な要件さえ満たしていれば、システムを屋内で使うか屋外で使うかは関係ありません：
追跡を行うには、モバイルビーコンから30 m以内にある固定ビーコン（2Dでは2台以上、3Dでは3台以上）との間に、直接の見通し（超音波が直接届く経路）が必要です。
詳しくはこちら：屋外ローカル測位システム
方向や向きを取得するには？
移動体に2台以上のモバイルビーコンを30〜100cmの間隔（ベース）で取り付ければ、移動体の方向や向きを簡単に取得できます。
NIA、MF NIA、IAで位置と方向を取得できますか？
– はい。3つのアーキテクチャはいずれも同様に機能します
NIAの例：
– NIAで小型ロボットを追跡 – ペアードビーコン
IAの例：
– 自律ロボットBoxieの走行